2023屆高考生物熱點(diǎn)猜測特訓(xùn)豬腎豬心移植到人體

2023屆高考生物熱點(diǎn)猜測特訓(xùn)——豬腎豬心移植到人體知識背景：據(jù)海外網(wǎng)綜合《今日美國》、美國廣播公司等外媒2022年1月10日消息，美國馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院當(dāng)?shù)貢r(shí)間10日在新聞發(fā)布會上表示，一名57歲的馬里蘭男子在接受轉(zhuǎn)基因豬心臟移植手術(shù)3天后情況良好。據(jù)報(bào)道，這是人類首次成功將轉(zhuǎn)基因豬心臟移植到患者體內(nèi)。熱點(diǎn)鏈接：幾十年來，科學(xué)家們一直夢想著異種移植能在某一天實(shí)現(xiàn)，即用動物器官來解決可供人類移植的器官短缺問題。豬成了這一領(lǐng)域的熱點(diǎn)?？茖W(xué)家們已開始從靈長類動物轉(zhuǎn)向了豬。豬一直是解決器官短缺問題的研究重點(diǎn)。豬的心臟瓣膜也已在人類身上成功使用了幾十年；血液稀釋劑肝素是從豬腸中提取的；豬的皮膚移植被用于燒傷；中國外科醫(yī)生用豬的角膜來恢復(fù)患者視力。但在豬的器官移植到人體的過程中存在一個障礙：豬細(xì)胞中一種與人體無關(guān)的名為α-Gal的基因會導(dǎo)致免疫系統(tǒng)立即排斥。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的腎臟來自一只經(jīng)過基因編輯的豬，經(jīng)過基因修飾的豬被敲除了這個基因，避免了免疫系統(tǒng)的攻擊。全國各地模擬題（部分）一、單項(xiàng)選擇題1．（2021秋?遂寧期末）2020年9月21日，中國科學(xué)家楊璐菡團(tuán)隊(duì)在Nature子刊發(fā)表論文，宣布利用基因編輯技術(shù)成功開發(fā)出第一代可用于臨床的異種器官移植雛形——“豬3.0”。據(jù)測試這些小豬的器官和人有更好的免疫兼容性，可滿足安全、成功移植到人體的要求，減少免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生。下列敘述不正確的是（）A．活化的B細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子與免疫排斥反應(yīng)相關(guān) B．發(fā)生免疫排斥是由于供體和受體細(xì)胞表面的HLA不同 C．T細(xì)胞特異性的免疫抑制藥物的使用可降低免疫排斥反應(yīng) D．豬3.0的開發(fā)可緩解器官移植中供體器官短缺的問題2．（2020秋?東城區(qū)期末）2020年9月21日，中國科學(xué)家楊璐菡團(tuán)隊(duì)在Nature子刊發(fā)表論文，宣布利用基因編輯技術(shù)成功開發(fā)出第一代可用于臨床的異種器官移植雛形——“豬3.0”。據(jù)測試這些小豬的器官和人有更好的免疫兼容性，可滿足安全、成功移植到人體的要求，減少免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生。下列敘述不正確的是（）A．發(fā)生免疫排斥是由于供體和受體細(xì)胞表面的HLA不同 B．活化的B細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子與免疫排斥反應(yīng)相關(guān) C．T細(xì)胞特異性的免疫抑制藥物的使用可降低免疫排斥反應(yīng) D．豬3.0的開發(fā)可緩解器官移植中供體器官短缺的問題3．（2021春?宿州期中）下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是（）A．豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人的極為相似 B．靈長類動物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少于豬 C．器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題 D．需要抑制供體動物抗原決定基因的表達(dá)，或者除去抗原決定基因4．（2021秋?蘇州期中）科學(xué)家利用基因編輯與克隆技術(shù)培育了十余種基因編輯豬，用于異種器官移植研發(fā)。如圖為基因編輯豬的培育流程，下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A．可以用促性腺激素處理1號豬使其超數(shù)排卵 B．用于基因編輯的細(xì)胞應(yīng)培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期 C．4號豬的DNA絕大多數(shù)來自2號豬，少數(shù)來自1號豬 D．該項(xiàng)試驗(yàn)的成功給緩解臨床移植器官短缺問題帶來希望二、非選擇題5．（2021秋?新鄉(xiāng)期末）據(jù)報(bào)道，紐約大學(xué)朗格尼健康中心實(shí)施了一臺特殊的腎移植手術(shù)，醫(yī)生成功將豬的腎臟移植到人體。該患者在手術(shù)后若能較長時(shí)間不出現(xiàn)排斥現(xiàn)象，則該移植技術(shù)將大大造福人類，有利于解決供體器官短缺的問題?；卮鹣铝袉栴}：（1）進(jìn)行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會將來自其他人的器官當(dāng)做“非己”成分進(jìn)行攻擊，主要通過免疫對器官發(fā)起攻擊，該免疫過程直接攻擊“非己”器官的細(xì)胞是細(xì)胞。（2）免疫系統(tǒng)由免疫器官、和免疫活性物質(zhì)組成，其中免疫活性物質(zhì)是指由細(xì)胞產(chǎn)生的發(fā)揮免疫功能的物質(zhì)。免疫系統(tǒng)具有的功能，機(jī)體依靠它對付病原體和體內(nèi)出現(xiàn)的異常細(xì)胞，維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。（3）此次使用的供體豬是經(jīng)過基因改造的，即敲除了能被免疫系統(tǒng)識別出來的“分子標(biāo)簽”相關(guān)基因。“分子標(biāo)簽”就是引發(fā)特異性免疫反應(yīng)的（填“抗原”或“抗體”）。猴子與人的親緣關(guān)系較近，但體型較小。國際上把豬作為人體異種器官移植來源的首選動物。之所以選擇經(jīng)過基因改造的豬作為器官移植的供體，而不選用猴子，除考慮繁殖率、飼養(yǎng)成本外，從免疫學(xué)角度分析猴子不能成為首選動物的原因最可能是。6．（2021秋?河南月考）據(jù)報(bào)道，紐約大學(xué)朗格尼健康中心實(shí)施了一臺特殊的腎移植手術(shù)：醫(yī)生成功將豬的腎臟移植到人體，且未立即出現(xiàn)排異反應(yīng)。該患者手術(shù)后若能較長時(shí)間不出現(xiàn)排斥現(xiàn)象，將大大造福人類，有利于解決供體器官短缺的問題。請回答下列問題：（1）進(jìn)行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會將來自其他人的器官當(dāng)做“非己”成分進(jìn)行攻擊，這是早期器官移植失敗的原因（物質(zhì)）的應(yīng)用，大大提高了器官移植的成功率。（2）免疫系統(tǒng)具有的功能，機(jī)體依靠它對付病原體和體內(nèi)出現(xiàn)的異常細(xì)胞，維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。機(jī)體參與特異性免疫反應(yīng)的免疫活性物質(zhì)有（答出兩種），免疫活性物質(zhì)（填“能”或“不能”）直接殺死病原體，需要借助其他細(xì)胞才能發(fā)揮清除“異己“的作用。（3）此次使用的供體豬是經(jīng)過基因改造的，豬的腎臟及其他組織器官內(nèi)不再含有已知的會立即引發(fā)排異現(xiàn)象的物質(zhì)。該類物質(zhì)就是引發(fā)特異性免疫反應(yīng)的（填“抗原”或“抗體”），直接導(dǎo)致移植器官出現(xiàn)異常反應(yīng)的細(xì)胞是。猴子與人的親緣關(guān)系較近，但體型較小，國際上把豬作為人體異種器官移植來源的首選動物。之所以選擇經(jīng)過基因改造的豬作為器官移植的供體，而不選用猴子，除考慮繁殖率、飼養(yǎng)成本外，其原因最可能是。7．（2020秋?山西月考）科學(xué)家利用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSC）在豬體內(nèi)培育出可移植到人體的器官。將從胰腺病患者身上獲得的iPSC注入經(jīng)基因改造的豬胚胎中，這些胚胎不具備長出豬胰腺的能力iPSC可在豬胚胎內(nèi)生長發(fā)育成人的胰腺。請回答下列問題：（1）人的胚胎干細(xì)胞可以分化為人體的，在功能上具有。（2）多能干細(xì)胞的獲得，不使用胚胎細(xì)胞，也不誘導(dǎo)發(fā)育成個體因此不會像生殖性克隆那樣引發(fā)問題。（3）用于器官移植的豬在培養(yǎng)過程中，必須要經(jīng)歷體外受精早期胚胎培養(yǎng)和等技術(shù)手段。（4）為了獲得較多經(jīng)過基因改造的精胚胎，可以采用的方法，在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行操作時(shí)，要注意，否則會影響分制后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。（5）在豬體內(nèi)培養(yǎng)出可移植到人體的器官，是因?yàn)樨i對人體器官的反應(yīng)較小，這種豬的后代（能、不能）產(chǎn)生人體器官。8．（2022?重慶四模）2022年1月7日，美國馬里蘭州的醫(yī)生首次將基因編輯豬的心臟移植到人類患者身上。如果異種移植可以實(shí)現(xiàn)，將可明顯緩解器官緊缺的問題。請回答下列問題：（1）進(jìn)行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會把來自其他人的器官當(dāng)作成分進(jìn)行攻擊，這就是器官移植容易失敗的原因。在免疫排斥中起主要作用的是免疫。（2）為了更好地減少免疫排斥反應(yīng)，研究者在豬的培育過程中，進(jìn)行了基因編輯。敲除了三個和人類可能會產(chǎn)生排斥的基因，同時(shí)添加了6個幫助人類免疫系統(tǒng)接受豬心臟的基因。常用的基因編輯系統(tǒng)是CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含向?qū)NA（sgRNA）和Cas9蛋白兩部分：sgRNA能特異性識別特定的DNA序列，能引導(dǎo)Cas9蛋白到相應(yīng)位置切割DNA，最終實(shí)現(xiàn)對靶基因序列定點(diǎn)編輯。①基因編輯過程可能需要的工具酶是。②科學(xué)家運(yùn)用基因工程刪除了豬細(xì)胞中和人產(chǎn)生排斥的基因，添加了6個幫助人類免疫系統(tǒng)接受豬心臟的基因。從變異的角度看，這種變異屬于。③CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)有時(shí)存在編輯對象出錯而造成“脫靶”，sgRNA的識別序列越短，基因編輯的脫靶率越高。請分析原因：。（3）除了進(jìn)行基因敲除外，科學(xué)家還試圖通過導(dǎo)入少量基因，將人體高度分化的成熟體細(xì)胞重新編程為可發(fā)育成身體組織的非成熟細(xì)胞。這種細(xì)胞與人類胚胎干細(xì)胞極其相似，稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）。據(jù)此推測iPS細(xì)胞功能特點(diǎn)是。（4）盡管異體移植易出現(xiàn)免疫排斥，但胚胎移植卻能夠在受體子宮內(nèi)存活。胚胎移植能夠在受體內(nèi)存活的前提條件是。9．（2022?寶雞模擬）最新醫(yī)訊，美國某醫(yī)學(xué)中心，一位中年男子成功接受了基因編輯豬的心臟移植手術(shù)?；蚓庉嫷漠惙N器官移植成功給人類器官移植帶來光。基因編輯技術(shù)（CRISPRCas9）可以按照人們的意愿精準(zhǔn)剪切、改變?nèi)我獍谢虻倪z傳信息（如圖）。（1）Cas9蛋白能準(zhǔn)確切割并斷開目標(biāo)DNA，因此Cas9蛋白相當(dāng)于。（2）為了獲得目標(biāo)DNA，需要設(shè)計(jì)與Ca9蛋白結(jié)合，進(jìn)行精準(zhǔn)剪切。設(shè)計(jì)該物質(zhì)需要依據(jù)原則。（3）和免疫排斥是器官移植過程中存在的兩大世界性難題?？茖W(xué)家看好用豬的器官來為人體進(jìn)行器官移植的原因可能是。（4）研究發(fā)現(xiàn)豬體內(nèi)的GGTA1基因會引發(fā)人體發(fā)生急性排斥反應(yīng)。為了獲得無免疫排斥的克隆豬心臟，科學(xué)家需要依次用到以下哪些技術(shù)或操作？。①早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)②動物細(xì)胞核移植技術(shù)③胚胎移植技術(shù)④利用基因編輯技術(shù)敲除體細(xì)胞中GTA1基因⑤測定GTA1基因的堿基序列⑥手術(shù)獲取無免疫排斥的克隆豬心臟（5）2018年11月，賀建奎團(tuán)隊(duì)對外宣布，一對名為露露和娜娜的基因編輯試管嬰兒在中國健康誕生。他們將體外受精的受精卵進(jìn)行基因編輯，將CCR5基因的32個堿基敲除，個體長大后能夠天然抵御HIV。事發(fā)后，中國的122名科學(xué)家聯(lián)名譴責(zé)賀建奎團(tuán)隊(duì)。賀建奎團(tuán)隊(duì)因共同非法實(shí)施以生殖為目的的人類遺傳基因編輯和生殖醫(yī)療活動，構(gòu)成非法行醫(yī)罪，分別被依法迫究刑事責(zé)任。①該項(xiàng)目被我國科技部叫停，并追究刑事責(zé)任的理由是（一選或多選）。A.沒有經(jīng)過嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)倫理審查B.此項(xiàng)技術(shù)還不成熟，有可能被濫用而威脅人類安全C.我國明令禁止以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動D.艾滋病已經(jīng)有其他更安全有效的治愈方法②你如何看待科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與人類社會發(fā)展的關(guān)系？請簡要說明。。10．（2021?東昌府模擬）隨著社會的發(fā)展，器官移植日漸普遍。大多數(shù)移植器官都來自意外事故中失去生命的人，由于每年適合移植的器官太少，科學(xué)家開始尋找新的“人體配件”，比如說從動物身上獲取。當(dāng)患者獲得他人或動物器官時(shí)，其免疫系統(tǒng)會很快發(fā)現(xiàn)有異物進(jìn)入身體，而現(xiàn)在還沒有特效藥來阻止免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生，還沒有任何藥物能讓人體把豬心當(dāng)作自身心臟對待。（1）研究工作在繼續(xù)，借助基因技術(shù)，科學(xué)家已改變了豬的幾種遺傳物質(zhì)，使它們的心臟和人類心臟更加接近。α﹣1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶是豬細(xì)胞表面存在而人體內(nèi)沒有的抗原，利用基因打靶技術(shù)對豬細(xì)胞α﹣1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因進(jìn)行改造，去除α﹣1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶引起的免疫排斥反應(yīng)，主要過程如圖。①構(gòu)建打靶載體需要（填酶的名稱）。打靶載體構(gòu)建后，“靶基因”即α﹣1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因（填“能”或“不能”）表達(dá)，原因是。②利用克隆技術(shù)，使突變ES細(xì)胞增殖、分化，培育出不能合成α﹣1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶的豬器官，但還不能將此器官直接移植入人體，原因是。（2）利用人體細(xì)胞克隆組織或器官，其和自身的組織或器官具有相同的，這樣不僅可以消除人體器官移植中的排異反應(yīng)，而且可以解決可供移植的人體器官嚴(yán)重缺乏的難題。比如說，用心臟病患者的一個細(xì)胞克隆出一個新的心臟，然后移植到患者體內(nèi)，患者不需要通過藥物來避免排異反應(yīng)，因?yàn)榭寺〕龅男呐K所用的原材料就來自他本人。（3）我國“全面二孩”政策給一些高齡夫婦帶來了福音，他們借助試管嬰兒技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自己的“二孩”愿望。試管嬰兒技術(shù)（填“屬于”或“不屬于”）克隆技術(shù)，其技術(shù)手段有、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。胚胎培養(yǎng)液中除了一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需要添加“兩素”（維生素、激素）、“兩酸”等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)，其中“兩酸”是指。11．（2022?沈河區(qū)二模）2022年1月7日，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心成功將一顆經(jīng)過基因編輯的豬心臟移植到一名57歲終末期心臟病患者體內(nèi)。3天之后，這顆心臟依然表現(xiàn)良好沒有立即被身體排斥。請回答下列問題：（1）在人類不同個體進(jìn)行器官移植時(shí)，選擇一半以上相似的供體，才能進(jìn)行移植。移植后還要應(yīng)用抑制移植免疫排斥反應(yīng)發(fā)生。（2）選擇豬作為人類器官移植供體，其優(yōu)點(diǎn)是豬的與人的極為相似，而且與靈長類動物相比，豬體內(nèi)隱藏的、要少得多。（3）豬作為人類器官移植供體，最大難題是免疫排斥。目前，科學(xué)家正嘗試?yán)眉夹g(shù)對豬的器官進(jìn)行改造，在豬的基因組中導(dǎo)入某種，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，然后再結(jié)合技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的豬器官。（4）馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心對供體豬心臟細(xì)胞的10個基因進(jìn)行了編輯﹣﹣敲掉了3個會引發(fā)的基因和一個會導(dǎo)致組織過度生長的基因。敲掉基因會影響基因編輯細(xì)胞的功能，因此，他們還。12．（2022?甘肅模擬）胚胎干細(xì)胞（ES）是從哺乳動物的早期胚胎或原始性腺中獲得的，人工培養(yǎng)時(shí)能夠形成各種類型的細(xì)胞，并具有自我更新能力，表現(xiàn)出顯著的長期增殖潛力，在科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極高的研究價(jià)值，目前被用于損傷組織的修復(fù)、器官移植等研究領(lǐng)域，稱為“胚胎干細(xì)胞療法”。請結(jié)合以下材料回答問題：材料一：日前，英國研究人員利用最新的3D打印技術(shù)，“打印”出了活體胚胎干細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)證明，這些干細(xì)胞仍保持著胚胎干細(xì)胞的正常分化能力。材料二：美國科學(xué)家利用鼠的活性卵子及皮膚成纖維細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室成功克隆出了多個鼠胚胎，進(jìn)而可以開發(fā)出有研究價(jià)值的胚胎干細(xì)胞。材料三：科學(xué)家將胰腺病患者的胚胎干細(xì)胞注入經(jīng)基因改造的豬胚胎中，培育出了人體的健康胰腺。（1）自然狀況下的胚胎干細(xì)胞是從哺乳動物囊胚的（填“滋養(yǎng)層細(xì)胞”或“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)”）中分離出來的。胚胎干細(xì)胞在體外可培養(yǎng)形成各種類型的細(xì)胞，這體現(xiàn)了細(xì)胞的能力。（2）從理論上講，用3D打印技術(shù)獲得的活體胚胎干細(xì)胞（填“能”或“不能”）誘導(dǎo)形成完整個體，原因是。（3）使用活性卵子及皮膚成纖維細(xì)胞克隆出多個胚胎的過程中，用到的生物工程技術(shù)有細(xì)胞核移植、（至少寫出一種）。（4）與常規(guī)的器官移植相比，在豬體內(nèi)培育出的器官移植到人體后成活率大大提高，原因是。（5）目前，胚胎干細(xì)胞療法的安全性也受到了有關(guān)人士的質(zhì)疑，主要原因是胚胎干細(xì)胞具有的特點(diǎn)和腫瘤細(xì)胞相似。13．（2020?鼓樓區(qū)二模）“基因剪刀手”楊璐菡掃除了豬器官用于人體移植的最大障礙，其研究成果使得美國《科學(xué)》雜志打破慣例提前發(fā)表科研成果，該技術(shù)將為全球上百萬病人帶來希望。從2014年起，楊璐菡作為異種器官移植課題帶頭人，帶領(lǐng)10個人的科研團(tuán)隊(duì)利用新發(fā)明的“基因剪刀”技術(shù)，敲除豬基因組中可能的致病基因?！盎蚯贸奔夹g(shù)的主要過程示意圖如圖：請根據(jù)題述內(nèi)容回答下列問題：（1）“基因敲除”技術(shù)的原理是，將neoR基因插入到靶基因過程中使用的工具酶是和。（2）將突變基因DNA導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞之前要，該操作的目的是，該步驟中常用不同的限制酶進(jìn)行切割，這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止。（3）要獲得一只含失活靶基因的小鼠，則選擇的受體細(xì)胞應(yīng)是，圖中的neoR基因的作用是。（4）用于器官移植的豬最終需要完成基因改造及PERV（豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒）的刪除等工作，改造過的豬胚胎可植入母豬體內(nèi)，胚胎在母豬體內(nèi)存活的原因是。14．（2022?佛山二模）心臟移植是挽救終末期心臟病患者生命唯一有效的手段，然而心臟移植過程中會發(fā)生缺血再灌注損傷（IRI），可能導(dǎo)致心臟壞死。研究發(fā)現(xiàn)，IRI通過促進(jìn)Caspase8等一系列凋亡基因的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡壞死最終引起器官損傷。根據(jù)Caspase8基因合成的小干擾RNA（siRNA）可以使Gaspase8基因沉默，有效抑制IRI所致的器官損傷。如圖1是利用豬的心肌細(xì)胞開展siRNA作用研究的示意圖?；卮鹣铝袉栴}：（1）圖中步驟②構(gòu)建重組質(zhì)粒需要使用等工具酶。與直接將sRNA導(dǎo)入豬的心肌細(xì)胞相比，通過重組質(zhì)粒將siRNA對應(yīng)的DNA序列導(dǎo)入心肌細(xì)胞，其優(yōu)點(diǎn)是（答出一點(diǎn)）。（2）siRNA對應(yīng)DNA序列在心肌細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生的siRNA，與RISC組裝形成基因沉默復(fù)合物，通過抑制基因表達(dá)的過程，使Caspase8基因沉默，從而降低IRI引起的細(xì)胞凋亡。（3）研究人員根據(jù)Caspase8基因的堿基序列，設(shè)計(jì)了三種序列分別導(dǎo)入豬的心肌細(xì)胞，通過測定靶基因Caspase8的mRNA含量來確定最優(yōu)序列。測定mRNA含量時(shí)，需提取心肌細(xì)胞的總RNA，經(jīng)過過程得到cDNA，再進(jìn)行PGR擴(kuò)增，測定PCR產(chǎn)物量，結(jié)果如圖2所示。據(jù)此判斷最優(yōu)序列是。（4）選用豬的心肌細(xì)胞做受體細(xì)胞是因?yàn)樨i在基因、解剖結(jié)構(gòu)、生理生化和免疫反應(yīng)等方面與人類極為相似。為了解決心臟移植供體短缺問題，許多科學(xué)家正在研究用豬心臟代替人的心臟。你認(rèn)為將豬心臟移植到人體面臨的最大挑戰(zhàn)是，請說出一種解決這一問題的思路：。15．（2021?嘉定區(qū)二模）回答下列生物技術(shù)的相關(guān)問題。2018年我國科學(xué)家利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，將人亨廷頓舞蹈病致病基因（HTT基因）“敲入”豬基因組內(nèi)，獲得了人﹣豬“鑲嵌”HTT基因，該技術(shù)主要由Cas9蛋白和引導(dǎo)RNA復(fù)合物完成（如圖1所示），再利用生物工程技術(shù)成功地構(gòu)建了亨廷頓舞蹈病的動物模型（如圖2所示）。（1）圖1中引導(dǎo)RNA能準(zhǔn)確識別豬DNA特定序列，并引導(dǎo)Cas9蛋白切割，由此推測Cas9蛋白類似于基因工程中常用到的酶，但Cas9蛋白特性與該酶的區(qū)別是。（2）引導(dǎo)RNA在識別豬DNA特定序列時(shí)，存在的堿基配對識別有（填編號）①A﹣T②T﹣T③G﹣C④U﹣A⑤A﹣A⑥U﹣U（3）通過CRISPR/Cas9技術(shù)基因編輯后，將含有“敲入”序列的豬胚胎成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核導(dǎo)入去核的卵母細(xì)胞的過程，稱為。A.干細(xì)胞技術(shù)B.動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)C.細(xì)胞核移植技術(shù)D.動物細(xì)胞融合技術(shù)（4）圖2中1﹣4號豬中可能成為亨廷頓舞蹈病動物模型的是號。如果經(jīng)基因編輯后，人﹣豬“鑲嵌”HTT基因只在豬成纖維細(xì)胞的一條染色體DNA上，那么想獲得純合能穩(wěn)定遺傳“人﹣豬“鑲嵌”HTT基因”的亨廷頓舞蹈病動物模型豬，你的思路是。

參考答案與解析1．A

A.免疫排斥反應(yīng)主要與T細(xì)胞分化形成的效應(yīng)T細(xì)胞有關(guān)，與活化的B細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子無關(guān)，A錯誤；B.器官移植時(shí)排斥反應(yīng)之所以發(fā)生，是由于供體和受體細(xì)胞膜上抗原不同，如果受體和供體兩者的HLA抗原完全相同，就不會發(fā)生排斥反應(yīng)，B正確；C.排斥反應(yīng)主要與T細(xì)胞分化形成的效應(yīng)T細(xì)胞有關(guān)，T細(xì)胞特異性的免疫抑制藥物作用于T細(xì)胞，使免疫排斥反應(yīng)降低，C正確；D.豬3.0的器官和人有更好的免疫兼容性，可滿足安全、成功移植到人體的要求，減少免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生，緩解器官移植中供體器官短缺的問題，D正確。2．B

A.免疫排斥是由于供體和受體細(xì)胞表面的HLA不同，A正確；B.活化的T細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子與免疫排斥反應(yīng)相關(guān)，B錯誤；C.T細(xì)胞在免疫排斥中起主要作用，因此T細(xì)胞特異性的免疫抑制藥物的使用可降低免疫排斥反應(yīng)，C正確；D.由題意可知，豬3.0的器官和人有更好的免疫兼容性，可滿足安全、成功移植到人體的要求，可緩解器官移植中供體器官短缺的問題，D正確。3．B

A.由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人極為相似，人類將解決器官短缺的問題目光集中在小型豬的身上，A正確；B.豬體內(nèi)隱藏得、可導(dǎo)致人類疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動物，B錯誤；C.人體移植器官短缺是一個世界性難題。要實(shí)現(xiàn)器官移植時(shí)，最大難題是免疫排斥，C正確；D.無論哪種動物作為供體，都需要將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官，D正確。4．B

A.收集卵母細(xì)胞之前，通常要對1號豬用促性腺激素進(jìn)行超數(shù)排卵，A正確；B.用于基因編輯的細(xì)胞應(yīng)為體細(xì)胞，并保證細(xì)胞核內(nèi)的染色體數(shù)與體細(xì)胞相同，B錯誤；C.4號豬的細(xì)胞核基因來自2號，細(xì)胞質(zhì)基因來自1號，因此4號豬的DNA絕大多數(shù)來自2號豬，少數(shù)來自1號豬，C正確；D.由題意“科學(xué)家利用基因編輯與克隆技術(shù)培育了十余種基因編輯豬，用于異種器官移植研發(fā)”，因此該項(xiàng)試驗(yàn)的成功給緩解臨床移植器官短缺問題帶來希望，D正確。5．【分析】：（1）進(jìn)行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會將來自其他人的器官當(dāng)做“非己”成分進(jìn)行攻擊，該過程主要通過細(xì)胞免疫來實(shí)現(xiàn)，因此這里對“非己”器官直接攻擊的細(xì)胞是細(xì)胞毒性T細(xì)胞，細(xì)胞毒性T細(xì)胞是輔助性T細(xì)胞接受抗原刺激后增殖分化產(chǎn)生的。（2）結(jié)合分析可知，免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫活性物質(zhì)組成，其中免疫活性物質(zhì)是指由免疫細(xì)胞產(chǎn)生的發(fā)揮免疫功能的物質(zhì)。免疫系統(tǒng)具有防衛(wèi)、監(jiān)控和清除功能，免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能可以抵御病原體的攻擊，是通過非特異性免疫和特異性免疫實(shí)現(xiàn)的；免疫系統(tǒng)的監(jiān)控和清除功能，使機(jī)體能夠監(jiān)控并清除體內(nèi)已經(jīng)衰老或因其他因素而被破壞的細(xì)胞，以及癌變的細(xì)胞，維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，因此目前認(rèn)為內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制是神經(jīng)﹣體液﹣免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。（3）此次使用的供體豬是經(jīng)過基因改造的，即敲除了能被免疫系統(tǒng)識別出來的“分子標(biāo)簽”相關(guān)基因?！胺肿訕?biāo)簽”就是引發(fā)特異性免疫反應(yīng)的抗原，由于分子標(biāo)簽去除，因而供體豬提供的器官容易在體內(nèi)存活。猴子與人的親緣關(guān)系較近，但體型較小。國際上把豬作為人體異種器官移植來源的首選動物。之所以選擇經(jīng)過基因改造的豬作為器官移植的供體，而不選用猴子，除考慮繁殖率、飼養(yǎng)成本外，從免疫學(xué)角度分析，猴子不能成為首選動物的原因最可能是猴子與人親緣關(guān)系近，體內(nèi)可能含有多種隱藏的，可導(dǎo)致人類疾病的病毒，避免不必要的麻煩?！敬鸢浮浚海?）細(xì)胞細(xì)胞毒性T（2）免疫細(xì)胞免疫細(xì)胞或其他防衛(wèi)、監(jiān)控和清除（3）抗原猴子與人親緣關(guān)系近，體內(nèi)可能含有多種隱藏的，可導(dǎo)致人類疾病的病毒6．【分析】：（1）器官移植會引起機(jī)體特異性免疫，如細(xì)胞免疫，免疫抑制劑物質(zhì)）的應(yīng)用，大大提高了器官移植的成功率。（2）免疫系統(tǒng)具有防衛(wèi)、監(jiān)控和清除的功能，機(jī)體參與特異性免疫反應(yīng)的免疫活性物質(zhì)有抗體淋巴因子等，免疫活性物質(zhì)不能直接殺死病原體，需要借助其他細(xì)胞才能發(fā)揮清除“異己”的作用。（3）能引起機(jī)體特異性免疫的物質(zhì)是抗原，器官移植引起細(xì)胞免疫，細(xì)胞免疫中主要是效應(yīng)T細(xì)胞起作用，故直接導(dǎo)致移植器官出現(xiàn)異常反應(yīng)的細(xì)胞是效應(yīng)T細(xì)胞。之所以選擇經(jīng)過基因改造的豬作為器官移植的供體，而不選用猴子，除考慮繁殖率、飼養(yǎng)成本外，其原因最可能是豬生長快，器官大小與人體相似?！敬鸢浮浚海?）免疫抑制劑（2）防御、自穩(wěn)和監(jiān)控抗體、細(xì)胞因子不能（3）抗原細(xì)胞毒性T細(xì)胞豬生長快，器官大小與人體相似7．【分析】：（1）人的胚胎干細(xì)胞可以分化為人體的各種組織和器官，在功能上具有發(fā)育的全能性。（2）多能干細(xì)胞的獲得，不使用胚胎細(xì)胞，也不誘導(dǎo)發(fā)育成個體因此不會像生殖性克隆那樣引發(fā)倫理問題。（3）用于器官移植的豬在培養(yǎng)過程中，必須要經(jīng)歷體外受精早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)手段。（4）為了獲得較多經(jīng)過基因改造的精胚胎，可以采用胚胎分割的方法，在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行操作時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會影響分制后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。（5）在豬體內(nèi)培養(yǎng)出可移植到人體的器官，是因?yàn)樨i對人體器官的免疫排斥反應(yīng)較小，這種豬的后代不能產(chǎn)生人體器官。【答案】：（1）各種組織和器官發(fā)育的全能性（2）倫理（3）胚胎移植（4）胚胎分割將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割（5）免疫排斥不能8．【分析】：（1）進(jìn)行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會把來自其他人的器官當(dāng)作抗原進(jìn)行攻擊，在免疫排斥中起主要作用的是細(xì)胞免疫。（2）①根據(jù)題意，基因編輯的過程有切割DNA，還有“對靶基因序列定點(diǎn)編輯”，所以基因編輯過程可能需要的工具酶是限制酶和DNA連接酶。②該變異導(dǎo)致基因的數(shù)目和排列順序發(fā)生了改變，屬于可遺傳變異。③因?yàn)槟堋疤禺愋宰R別特定的DNA序列”是通過堿基互補(bǔ)配對原則，sgRNA的識別序列短，特異性差，容易與其他片段結(jié)合造成編輯出錯。（3）由題干信息可知，“這種細(xì)胞與人類胚胎干細(xì)胞極其相似”，所以推測iPS細(xì)胞功能特點(diǎn)是具有發(fā)育全能性。（4）胚胎移植能夠在受體內(nèi)存活的前提條件是受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?！敬鸢浮浚海?）“非己”（抗原）細(xì)胞（2）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶可遺傳變異sgRNA的識別序列短，特異性差，容易與其他片段結(jié)合造成編輯出錯（3）具有發(fā)育全能性（4）受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)9．【分析】：（1）根據(jù)以上分析可知，Cas9蛋白催化特定部位磷酸二酯鍵水解，完成對特定DNA片段的剪切，因此Cas9蛋白相當(dāng)于限制性核酸內(nèi)切酶。（2）根據(jù)以上分析可知，通過向?qū)NA與目標(biāo)DNA的一條鏈發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，從而引導(dǎo)Cas9蛋白催化特定部位磷酸二酯鍵水解，完成對特定DNA片段的剪切，獲得目標(biāo)DNA。因此為了獲得目標(biāo)DNA，需要設(shè)計(jì)向?qū)NA與Ca9蛋白結(jié)合，進(jìn)行精準(zhǔn)剪切。設(shè)計(jì)該物質(zhì)需要依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則。（3）目前，人體移植器官短缺是一個世界性難題。為此，人們不得不把目光移向?qū)で罂商娲囊浦财鞴?。由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似，而且豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動物，因此科學(xué)家看好用豬的器官來解決人類器官的來源問題。（4）根據(jù)題意，豬體內(nèi)的GGTA1基因會引發(fā)人體發(fā)生急性排斥反應(yīng)。為了獲得無免疫排斥的克隆豬心臟，科學(xué)家試圖利用基因工程方法對豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去除GGTA1基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。因此獲得無免疫排斥的克隆豬心臟，科學(xué)家需要依次用到⑤測定GTA1基因的堿基序列、④利用基因編輯技術(shù)敲除體細(xì)胞中GTA1基因、②動物細(xì)胞核移植技術(shù)、①早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、③胚胎移植技術(shù)、⑥手術(shù)獲取無免疫排斥的克隆豬心臟。（5）①我國政府對克隆技術(shù)在倫理、法律等方面可能造成的影響非常重視，有關(guān)部門多次組織各方面專家召開研討會，就有關(guān)問題達(dá)成共識。2002年2月和9月，在聯(lián)合國總部召開的制定《禁止生殖性克隆人國際公約》特委會和工作組會議上，我國代表團(tuán)指出，中國政府積極支持制定該公約，堅(jiān)決反對克隆人，不允許進(jìn)行任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。我國政府一再重申四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。根據(jù)以上分析可知，該項(xiàng)目被我國科技部叫停，并追究刑事責(zé)任的理由我國明令禁止以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動，故選C。②科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為人類社會帶來了生產(chǎn)力、生存環(huán)境、精神文明等多方面的變革，其推動著人類社會的發(fā)展與進(jìn)步。但是另一方面，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人類帶來巨大進(jìn)步和利益的同時(shí)也不可避免的帶來了一些負(fù)面影響?！敬鸢浮浚海?）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（2）向?qū)NA堿基互補(bǔ)配對（3）器官短缺由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似，而且豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動物（4）⑤測定GGTA1基因的堿基序列、④利用基因編輯技術(shù)敲除體細(xì)胞中GGTA1基因、②動物細(xì)胞核移植技術(shù)、①早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、③胚胎移植技術(shù)、⑥手術(shù)獲取無免疫排斥的克隆豬心臟（5）C科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為人類社會帶來了生產(chǎn)力、生存環(huán)境、精神文明等多方面的變革，其推動著人類社會的發(fā)展與進(jìn)步。但是另一方面，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人類帶來巨大進(jìn)步和利益的同時(shí)也不可避免的帶來了一些負(fù)面影響10．【分析】：（1）①構(gòu)建打靶載體需要切割新霉素抗性基因和a﹣1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因，并將兩者連接起來，因此需要的酶有限制酶和DNA連接酶。插入新霉素抗性基因后，“靶基因”結(jié)構(gòu)被破壞，所以不能表達(dá)。②由于人體對豬細(xì)胞還存在其他抗原引起的免疫排斥反應(yīng)，因此得到的器官還不能直接移植入人體。（2）利用人體細(xì)胞克隆的組織或器官，和自身的組織或器官具有相同的遺傳物質(zhì)和性狀，這樣不僅可以消除人體器官移植中的排異反應(yīng)，而且可以解決可供移植的人體器官嚴(yán)重缺乏的難題。（3）試管嬰兒技術(shù)實(shí)際上屬于有性生殖，不屬于克隆技術(shù)，其技術(shù)手段包括體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等；胚胎培養(yǎng)液中除了一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需要添加“兩素”、“兩酸”等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)，其中“兩酸”是指氨基酸、核苷酸?！敬鸢浮浚海?）①限制酶和DNA連接酶不能基因結(jié)構(gòu)被破壞②人體對豬細(xì)胞還存在其他抗原引起的免疫排斥反應(yīng)（2）遺傳物質(zhì)和性狀（3）不屬于體外受精氨基酸、核苷酸11．【分析】：（1）組織相容性抗原（HLA）一半以上相似的供體，排斥反應(yīng)較輕，可以進(jìn)行器官移植；免疫抑制劑是對機(jī)體的免疫反應(yīng)具有抑制作用的藥物，能抑制與免疫反應(yīng)有關(guān)細(xì)胞（T細(xì)胞和B細(xì)胞等巨噬細(xì)胞）的增殖和功能，能降低抗體免疫反應(yīng)，可以抑制移植免疫排斥反應(yīng)發(fā)生。（2）豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人的極為相似，而且豬體內(nèi)隱藏的可導(dǎo)致人類疾病的病毒要比靈長類動物的器官少得多，因此豬常作為人類器官移植的供體。（3）基因工程技術(shù)可以從基因?qū)用嫔蠈ωi的基因進(jìn)行改造，從而使豬的器官移植時(shí)引起的排斥反應(yīng)減輕；排斥反應(yīng)主要是抗原﹣抗體結(jié)合，在豬的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的豬器官（豬器官上有引起排斥反應(yīng)的抗原）。（4）抗原大多數(shù)是蛋白質(zhì)，由基因控制，降低抗原的基因表達(dá)或者直接將表達(dá)抗原的基因敲除掉，抗原減輕排斥反應(yīng)，因此科學(xué)家敲除掉了3個會引發(fā)免疫排斥反應(yīng)的基因；敲掉基因會影響基因編輯細(xì)胞的功能，還需要插入（導(dǎo)入）了人類（心臟病患者）某些（6個）基因，以便發(fā)育成人類需要的正常器官?！敬鸢浮浚海?）組織相容性抗原（HLA）免疫抑制劑（2）內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布可導(dǎo)致人類疾病的病毒（3）基因工程調(diào)節(jié)因子克?。?）免疫排斥反應(yīng)插入（導(dǎo)入）了人類（心臟病患者）某些（6個）基因12．【分析】：（1）胚胎干細(xì)胞是從哺乳動物囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出來的。胚胎干細(xì)胞在體外可培養(yǎng)形成各種類型的細(xì)胞，這體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。（2）3D打印技術(shù)“打印”出了活體胚胎干細(xì)胞，這些干細(xì)胞仍保持著胚胎干細(xì)胞的正常分化能力，因此該方法獲得的活體胚胎干細(xì)胞能誘導(dǎo)形成完整個體。（3）使用活性卵子及皮膚成纖維細(xì)胞克隆出多個胚胎的過程中，用到的生物工程技術(shù)有細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞培養(yǎng)等。（4）在豬體內(nèi)培育出的器官由于經(jīng)基因改造無相應(yīng)抗原，減少了免疫排斥，因此與常規(guī)的器官移植相比，移植到人體后成活率大大提高。（5）由于胚胎干細(xì)胞具有的較強(qiáng)增殖能力特點(diǎn)和腫瘤細(xì)胞相似，因此胚胎干細(xì)胞療法的安全性也受到了有關(guān)人士的質(zhì)疑。【答案】：（1）內(nèi)細(xì)胞團(tuán)全能性（2）能（3）動物細(xì)胞培養(yǎng)（4）經(jīng)基因改造的器官無相應(yīng)抗原，減少了免疫排斥（5）較強(qiáng)增殖能力13．【分析】：（1）由圖可知，“基因敲除”技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是使靶基因失活，方法是靶基因和neoR基因的拼接，所以原理是基因重組，基因拼接技術(shù)使用的工具酶是限制酶和DNA連接酶。（2）依據(jù)基因工程的操作程序，將突變基因DNA導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞之前要進(jìn)行基因表達(dá)載體的構(gòu)建，從而有利于目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用。用同一種限制酶剪切DNA片段，片段兩端黏性末端相同，這樣會導(dǎo)致被剪切片段自身